圧縮試験機

圧縮試験法は、試験片への荷重の導入方法によって、側面荷重、端部荷重、または複合荷重に分類されます。複合材料については、これら3つのカテゴリーのそれぞれに標準化された試験法が一般的に用いられている。また、複合材料やサンドイッチ複合材料などの圧縮試験に使用されるその他の試験法や付属品も示しています。

 

また、複合材のノッチ感度やダメージ耐性を調べるために、特殊なタイプの圧縮試験を行うこともよくあります。これらの特殊な圧縮試験用の試験装置も含まれています。

標準フィクスチャ

B-1:ワイオミング複合負荷試験治具

ASTM D6641

ワイオミングの複合荷重圧縮試験治具は、好ましい圧縮試験方法です。端部荷重とせん断荷重の両方を使用することで、中程度の強度の材料を、最小限の試験片準備でそのまま試験することができます。比較的コンパクトな設計なので、非環境下での試験も容易です。

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B-2：改良型ASTM D695試験治具

ボーイングBSS 7260

ASTMの標準規格ではありませんが、この終局荷重試験法は複合材料の分野で広く用いられています。圧縮強度と弾性率を試験することができますが、別の試験が必要です。端部の破砕を避けるため、強度を試験する際には試験片のタブ付けが必要です。

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B-3:IITRI圧縮試験治具

ASTM D3410

IITRIの治具は、タブ付きでまっすぐな面の試験片にせん断荷重を加えて試験します。厚さ0.6インチ（15 mm）および1.5インチ（38 mm）までの試験片について、強度、弾性率、ポアソン比の試験を行うことができます。ただし、この治具は、重さ95ポンド（43 kg）のローディングブロックに対応できるように頑丈になっています。

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B-4:ワイオミングの改良型IITRIテストフィクスチャ

モデルNo.WTF-WI

IITRIの標準的な治具と同様に、この修正治具は、タブ付きの直線的な面を持つ試験片を試験するように設計されています。この改良型は、圧縮試験片の標準的な幅である0.5インチ（13mm）までの幅の試験片に対応できるようにスリム化されており、重量はわずか23ポンド（10kg）でした。

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B-5:セラニーズ圧縮試験治具

以前はASTM D3410

1975年から2003年にかけてのASTM規格であるセラニーズ法では、正確な厚みのタブ付き試験片を、スプリット・コーン・グリップを介してせん断荷重をかける必要があります。この治具はかなり軽量ですが、広範な試験片の準備が必要で、細心の注意を払って試験を行わないと、不安定な結果になりがちです。

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B-6:ワイオミング社製セラニーズ試験治具の改造

モデルNo.WTF-WC

この改良型設計では、テーパ付き円柱形ウェッジグリップを用いてタブ付き試験片にせん断荷重をかけ、試験片の厚さの許容範囲を広げることができます。リニアベアリングのアライメントロッドは、摩擦を減らしてアライメントを向上させるために使用されます。

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B-7:ドイツ DIN 65 380 Modified Celanese Test Fixture

モデルNo.WTF-GC

オリジナルを改良したドイツのDIN 65 380 Modified Celaneseは、スプリット・コニカル・グリップの代わりにテーパー・フラット・ウェッジ・グリップを採用しています。ワイオミングのモディファイド・セラニーズとは異なり、ドイツのDINはテスト中に結合する可能性のあるオリジナルデザインの外部調整スリーブを残しています。

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B-8：圧縮サブプレス試験治具

ASTM D695

ASTM規格D695では、支持されていない円筒形試験片を試験するためにサブプレスを使用することを推奨しています。サブプレスは、別の試験冶具に軸方向の荷重がかかるようにするためにも使用することができます。

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B-9:圧縮プラテン-固定シートと球形シート

ワイオミング・テスト・フィクスチャでは、440c熱処理鋼製の固定シート・プラテンと球面シート・プラテンを用意しています。プラテンの直径は通常6インチ（152mm）ですが、どのような直径でも供給可能です。

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B-10:サンドイッチパネルのエッジワイズ圧縮試験治具

ASTM C364

サンドウィッチパネルの両端を試験治具に軽くクランプし，パネルの平面に平行な圧縮力を加えます。その名が示すように、力は主にフェースシートの端で導入されます。

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切り欠き付き検査器具

 

ノッチ試験とは、小さな円形の穴の開いた複合材積層板を、引張または圧縮荷重下で一軸試験することを指します。 金属とは対照的に、穴による応力集中や強度低下を予測することは、現在の最先端の有限要素解析（FEA）手法を用いても極めて困難です。そのため、これらの強度低下を実験的に決定するために、ノッチ試験が引き続き用いられている。

C-1:ボーイング社製開孔式圧縮試験治具

ASTM D6484

ボーイング社が最初に開発したこの方法は、最も一般的なオープンホール試験法となっています。長さ12インチ、幅1.5インチの試験片の中央に、直径0.25インチの穴を開けます。剪断荷重と端部荷重で圧縮力をかけます。

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C-2：ノースロップ・オープンホール・テスト・フィクスチャ

NAI-1504C

ボーイング社の試験法ほど一般的ではありませんが、Northop Open Hole Compression試験法では、大幅に小さい試験片を使用するため、材料を節約できます。 どちらの試験も0.25インチの穴が標準です。

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圧縮後の衝撃試験用治具

 

脆い複合材を扱う際には，制御できない欠陥による損傷が長年の懸案事項でした．3つの異なるグループ（Boeing社、Airbus社、NASA）が、このような損傷を定量化するための試験方法を開発しました。この試験方法は、特定の衝撃事象に続いて、面内圧縮荷重をかけて破壊するというものです。

C-3：ボーイング社製衝撃後圧縮試験用治具

ASTM D7137

ボーイング社のCAI法では、長さ6インチ、幅4インチ、厚さ約0.2インチの（通常）準等方性積層体を使用します。落錘式衝撃装置で積層体に局所的な損傷を与え、圧縮破壊試験を行います。試験中、試験片の4つの端はすべて治具によって単純に支持されています。

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C-4：エアバス社製衝撃後圧縮試験用治具

AITM1-0010

エアバス社のCAI試験方法はボーイング社のものと似ていますが、S.I.単位で定義されています。さらに、エアバス社の治具には、サポートプレートを試験片に強制的に押し付けるためのネジが含まれています。しかし、有効な試験片の境界条件はBoeing社の治具と同様に「単純支持」となっています。

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C-5：NASA衝撃後圧縮試験治具

NASA 1092

ボーイング社やエアバス社のフィクスチャーに比べてあまり使用されていませんが、NASAのCAIフィクスチャーは同様の方法を用いていますが、試験片の最小寸法は長さ10インチ、幅7インチです。衝撃を受けた後、幅は5インチに切り詰められます。ボーイング社のCAI方式が開発されたのは、この大きな試験片が必要だったからです。

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C-6:ロッキードF-22テストフィクスチャ

それほど広く使用されているわけではありませんが、ロッキード・マーチンF-22プログラムの試験方法に定義されているような他の試験用治具は、より広く使用されている治具のコストよりも大幅に高くならない程度で供給することが可能です。

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